(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子結合剤及び吸着性媒体を含む、水から汚染物質を除去するための濾過マトリクスであって、前記吸着性媒体が堅果殻のみでできた活性炭を含み、前記活性炭が０．５４ｇ／ｃｃ以上の嵩密度を有し、そして炭素のＢＥＴ表面積が１１００ｍ２／ｇ以下である、濾過マトリクス。
【請求項２】
前記高分子結合剤が超高分子量ポリエチレンを含み、そして前記高分子結合剤が３０％以下の量で存在する、請求項１に記載の濾過マトリクス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互対照）
本出願は、２００６年３月２２日に出願された米国仮出願番号６０／７８５，３９７号を基礎とする、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権の利益を主張するものであり、この開示の全文は、参照することにより本明細書に組み入れられるものとする。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は濾材に関する。より具体的には、水濾過装置で用いるための、炭素及び高分子結合剤の複合ブロックから形成される濾材が提供される。
【背景技術】
【０００３】
吸着性活性炭のような吸着性材料及び超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ  ＰＥ）のような高分子結合剤の複合ブロックは、水濾過技術において有用である。炭素ブロック技術は、例えば、疎性濾床（loose bed）炭素粒子に匹敵する機能、例えば、乱雑になる又は多くの空間を占めすぎることなく、水から有機汚染物質を除去する機能を提供する。
【０００４】
当業者に既知であるように、ＴＨＭ類（トリハロメタン類）は飲料水中によく見られる汚染物質であり、クロリン（消毒に用いられる）と水中に天然に存在する有機物との反応により形成される。ＴＨＭ類は発癌性物質であることが疑われており、また水に味及び臭気を付与する場合がある。別の一般的な飲料水の汚染物質は、水溶性ガソリン添加剤であるメチルｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）である。ＴＨＭ類、ＭＴＢＥ及び他のＶＯＣ類を飲料水から除去することは、典型的には、活性炭による物理的吸着により達成される。しかしながら、ＴＨＭ類及びＭＴＢＥ及び類似のＶＯＣ類に対する活性炭の容量は、現在設計されているものより低い。例えば、アメリカ環境保護庁により発行された、活性炭のクロロホルムに対する容量のデータ（ダブス（Dobbs）、１９８０年）は、１５ｐｐｂで０．０１２ｇ／１００ｇしかない。
【０００５】
ＴＨＭ類の除去のために先行技術で用いられる水濾過器は、一般的に、小さな活性炭粒子とポリエチレンのような結合剤を結合することにより製造された炭素ブロックを使用する。消費者用途の水濾過器用炭素ブロックの設計は、炭素ブロックが比較的小さな物理的大きさを有する必要性により影響を受ける。小さな炭素粒子の使用により、従来、汚染物質の除去に必要な動態を維持しながら、小さなブロックを製造することが可能になっている。それ故に、炭素ブロックによるＴＨＭ及びＶＯＣ類の除去は、平衡吸着容量により制限されている。
【０００６】
ＴＨＭ及びＶＯＣに対する性能を最大化するために、先行技術は最小値を超える表面積を有する活性炭を使用する傾向がある。例えば、利郎（特開平７−２１５７１１号）には、１５００ｍ２／ｇを超える表面積を有する活性炭に基づくＴＨＭ除去方法が開示されている。別の例では、津島ら（特開２０００−２５６９９９）には、１３００ｍ２／ｇを超える表面積を有する活性炭を使用する、ＴＨＭのための浄水器が開示されている。炭素を賦活化するプロセスは、炭素原子を除去し、孔及び内部表面積を作製することを含み、炭素の表面積が大きくなれば、同一原材料から製造された低表面積炭素より密度が低くなる。
【０００７】
小さな炭素ブロック中の、ＴＨＭ類及び微量ＶＯＣ類に対する容量が増加した水濾過器を提供することが望ましい。 これは、容積当たりの、ブロックに用いられる活性炭の容量を最大化すること、及び複合炭素ブロック中の炭素量を最大化する（結合剤含量を最小化する）ことにより成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
水濾材中の汚染物質に対する容量を増加させることに対する要求が持続的に存在する。さらに、これらの濾材に必要とされる結合剤の量を低減することに対する要求も存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
水から汚染物質を除去するための濾過マトリクスを提供する。一態様では、濾過マトリクスは、高分子結合剤及び吸着性媒体を含み、該吸着性媒体は０．５４（幾つかの実施形態では、０．５５、０．５６、０．５７、０．５８、０．５９又はさらに０．６０）ｇ／ｃｃ以上の嵩密度を有する活性炭を含む。１以上の実施形態では、炭素のＢＥＴ表面積は１１００（幾つかの実施形態では、１０００、９５０、９００、８５０、８００、７５０、７００、６５０、６００又はさらに５５０）ｍ２／ｇ以下である。
【００１０】
１以上の実施形態では、高分子結合剤は超高分子量ポリエチレンを含む。一実施形態では、高分子結合剤は、マトリクスの総重量の３０（幾つかの実施形態では、２５、２０、１５、１４、１３、１２、１１、又はさらに１０）％以下の量で存在する。別の実施形態では、吸着性媒体は、マトリクスの総重量の少なくとも７０（幾つかの実施形態では、７５、８０、８５、８６、８７、８８、８９又はさらに９０）％の量で存在する。１以上の実施形態では、吸着性媒体は、活性炭及び／又は鉛除去媒体を含む。
【００１１】
他の実施形態は、２０ガロン／インチ３（幾つかの実施形態では、３０ガロン／インチ３）、又は実に４０ガロン／インチ３）以上の、ＮＳＦ−５３に従ったＶＯＣ容量を有する濾過マトリクスを提供する。
【００１２】
別の態様では、活性炭を含む吸着性媒体と超高分子量ポリエチレンとを混合して、混合物を形成する工程と、該活性炭は０．５４ｇ／ｃｃ以上の嵩密度及び１１００ｍ２／ｇ以下のＢＥＴ表面積を有する、該混合物を型に充填する工程と、該型を１６０℃〜２００℃の範囲の温度に加熱する工程と、該型を冷却する工程とを含む、濾過マトリクスの製造方法を提供する。１以上の実施形態では、温度範囲は１７５℃〜１８０℃である。
【００１３】
ある実施形態では、吸着性媒体は５０〜９０重量％の範囲の量で存在し、そして超高分子量ポリエチレンは１０〜５０重量％の量で存在する。
【００１４】
一実施形態では、インパルス充填を用いて型を充填する。「インパルス充填」に対する言及は、型に力を適用し、型内の少なくとも一部の粒子の運動を誘発する、個別の、実質的に垂直な変位を引き起し、粒子が型内での緻密配向（compact orientation）であると想定される一因となることを意味する。これは、型が固定されている台を槌で打つ、及び空気圧シリンダから台へ衝撃を与える等の間接法、並びに一連の衝撃運動（jarring motion）により型を移動させる任意の好適な直接法を含む。幾つかの実施形態では、インパルス充填は、型に適用する一連の個別の変位（即ち、インパルス）を含む。インパルス充填は、変位の間移動しない又は少ししか移動しない期間が存在する振動とは異なる。変位間の期間は、典型的には、少なくとも０．５（幾つかの実施形態では、少なくとも１、２、３、５又はさらに少なくとも１０）秒である。型に適用される変位は垂直成分を有する。幾つかの好ましい実施形態では、垂直成分（水平成分に対する）は、型の移動の大部分（幾つかの実施形態では、実質的に大部分（＞７５％）又はほぼ全て（＞９０％））を占める。
【００１５】
詳細な実施形態では、インパルス充填を用いて複数の型を充填し、複数の濾過マトリクスが形成される。１以上の実施形態では、複数の濾過マトリクスの平均重量の標準偏差は、平均重量の１０（幾つかの実施形態では、９、８、７、６、５、４、３、２又はさらに１）％以下である。
【００１６】
さらなる実施形態では、振動充填を用いて型を充填する。
【００１７】
１以上の実施形態では、方法はさらに固定長濾過マトリクスが得られるまで混合物を加圧することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本開示の態様は、水中に見られるＴＨＭ類（トリハロメタン類）及び微量ＶＯＣ類（揮発性有機化合物）の除去に対する容量が改善された複合炭素ブロックを提供する。当該技術分野で既知であるように、ＴＨＭ類及び低分子量で、部分的に可溶性であるＶＯＣ類に対する活性炭の容量は低い。さらに、水濾過のための複合炭素ブロックの設計は、従来、濾過器が小さくなればなるほど影響を受けるが、それ故に、固定容量の濾過器の水濾過性能は、ＴＨＭ吸着に対する平衡容量に制限される。従って、特定の特性を有する活性炭系材料を選択し、ブロック中の活性炭媒体含量を最大化することにより、ＴＨＭ及び部分的に可溶性であるＶＯＣ類（メチルｔ−ブチルエーテル、ＭＴＢＥのような）を除去するための水濾過に利用される炭素濾過ブロックの容量を最大化することが望ましい。
【００１９】
驚くべきことに、およそ０．５４（幾つかの実施形態では、０．５５、０．５６、０．５７、０．５８、０．５９又は実に０．６０）ｇ／ｃｃ以上の嵩密度及び１１００（幾つかの実施形態では、１０００、９５０、９００、８５０、８００、７５０、７００、６５０、６００又はさらに５５０）ｍ２／ｇ以下のＢＥＴ表面積を有する、堅果殻から製造された活性炭は、低密度及び／又は高表面積を有する市販の炭素で製造された従来の炭素ブロックに比べて、著しく優れたＴＨＭ及びＶＯＣ低減性能を発揮することが見出されている。現在、かかる炭素が配合された炭素ブロックは、ＴＨＭ容量が約２倍〜５倍増加することが示されている。さらに、密度（＞０．５４ｇ／ｃｃ）及び表面積（＞１１００ｍ２／ｇ）の基準を満たす炭素は、微量ＶＯＣの除去に非常に適した細孔構造を有する。本開示に従って記載された炭素材料は、水処理用途の複合ブロックを製造するための市販の活性炭には該当しない。
【００２０】
水処理用途の炭素ブロックのために堅果殻から製造された典型的な活性炭は、１１００ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積及び約０．５０ｇ／ｃｃ以下前後の嵩密度を有する。表面積の規格を有する水処理用ブロックの製造用に販売されている活性炭は、通常、最低の規定値しか有しない。水吸着プロセス用の炭素ブロックに用いるための市販の炭素の大部分は、ＢＥＴ表面積が１１００ｍ２／ｇを超える最低値に指定されている。また、水吸着プロセス用の炭素ブロックに用いるための市販の炭素の大部分は、嵩密度の規格を有さない。
【００２１】
上記特定の特性を有する活性炭のさらなる利点は、複合炭素ブロックに形成された際、従来用いられていた標準的な市販の炭素より、必要とされる質量当たりの結合剤が比較的少ないことである。利用される結合剤の量が比較的少ないことにより、配合された炭素ブロック中の活性媒体含量を相対的に最大化することが可能になり、従って、ＶＯＣ類を除去するために配合された複合炭素ブロックの容量を最大化できる。
【００２２】
ＶＯＣ及びＴＨＭ除去のために炭素ブロックに用いられる最適な炭素は、以下の特徴／特性を有する。炭素ブロックは、例えばココヤシ殻のような堅果殻原材料由来の炭素を用いて製造された。ＡＳＴＭ標準試験法Ｂ５２７、Ｄ４１６４又はＤ４７８１のうち１つにより、又は類似の方法により測定した場合の、炭素の嵩密度は、約０．５４（幾つかの実施形態では、０．５５、０．５６、０．５７、０．５８、０．５９又はさらに０．６０）以上である。
【００２３】
１以上の実施形態では、窒素吸着により測定し、ブルナウアー、エメット及びテラー（Brunauer, Emmitt and Teller）（ＢＥＴ）法により算出した場合の、炭素の表面積は、１１００（幾つかの実施形態では１０００、９５０、９００、８５０、８００、７５０、７００、６５０、６００又はさらに５５０）ｍ２／ｇ以下である。
【００２４】
本開示のある特定の代表的実施形態では、上記で特徴付けたような炭素を、結合剤、典型的にはポリエチレンと混合し、例えば成形若しくは押出成形により、又は最終製品複合炭素ブロック濾過器の配合において満足な結果を得るための任意の他の既知のプロセスにより、熱処理し複合材料形状を形成する。１以上の実施形態では、ポリエチレンは超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ  ＰＥ）である。
【００２５】
上記で特定された特性を有する炭素は、商業的に満足な特性及び満足な物理的一体性を有する複合炭素ブロックを製造するために必要とする結合剤が比較的少ないことが見出されている。実際、代表的な商業的に満足な複合炭素ブロックは、わずか約１０重量％の結合剤を有する材料から製造されている。一実施形態では、高分子結合剤は、３０（幾つかの実施形態では、２５、２０、１５、１４、１３、１２、１１、又はさらに１０）％以下の量で存在する。別の実施形態では、複合炭素ブロックの製造に用いられる配合は、３０（幾つかの実施形態では、２５、２０、１５、１４、１３、１２、１１、又は実に１０）％以下の量でＵＨＭＷ  ＰＥ結合剤を含む。現在利用されている、標準的な炭素（即ち、ＢＥＴ＞１１００ｍ２／ｇ及び嵩密度０．５０ｇ／ｃｃ以下）を用いた市販の炭素ブロックは、典型的には、約３０〜約５５％の範囲の結合剤濃度を有する。
【００２６】
従って、本開示の態様を利用すると、本開示に従って配合及び製造された代表的な複合炭素ブロックに含有された活性媒体は、先行技術に従って配合及び製造された複合炭素ブロックと比較した場合、約４５％〜約７０％に対して９０（幾つかの実施形態では、９０、８５、８０、７５又はさらに７０）％以下のフィルタブロックを含む。
【００２７】
微量有機物に対する容量の増加とともにブロック中の炭素の割合を増加させると、単位ブロック容積当たりのＶＯＣ容量が著しく増加（現況技術の２倍〜６倍を超える）する。例えば、本発明によって製造された濾過器は、４０ガロン／インチ３を超えるブロック容積のＶＯＣ容量を示している。典型的な市販炭素ブロックは、＜１５ガロン／インチ３のブロック容積の容量を有する。以下は、本開示で用いられると考えられる、特定の用語を定義する。
【００２８】
本明細書で「ＵＨＭＷ  ＰＥ」という用語の使用は、本開示と矛盾しない限り参照することにより本明細書に組み入れられたものとする、同一所有者による「気体多孔質高分子フィルタ及びその使用法（GAS POROUS POLYMER FILTER AND METHODS OF USE）」と題された米国特許第７，１１２，２８０号（ヒューズ（Hughes）ら）に記載されているような分子量を有する超高分子量ポリエチレン含むことを意図する。
【００２９】
本出願で使用する時「複合ブロック」という用語は、媒体粒子と結合剤とを混合して、媒体粒子を不動化することにより製造された濾過器要素を意味することを理解されたい。本開示で使用する時、用語の具体的な一例としては、媒体を含み得る、水濾過に用いるための成形炭素ブロック：例えば活性炭、鉛除去媒体、珪藻土、抗菌媒体、シリカ、ゼオライト、アルミナ、イオン交換体、ヒ素除去媒体、分子篩、電荷修飾粒子、ケイ酸チタン、酸化チタン、並びに金属酸化物及び水酸化物、又は上記のいずれかの操作可能な組み合わせ等の、汚染物質汚染物質を除去するために用いられる任意の材料が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３０】
「流体及び／又は液体」という用語は、飲料水、非飲料水、工業用液体及び／若しくは流体が挙げられるが、これらに限定されない、複合炭素ブロックフィルタを通して処理され得る任意の流体及び／若しくは液体、又は濾過装置を通して処理され得る任意の流体及び／若しくは液体を意味する。
【００３１】
「汚染物質」という用語は、流体又はその後の処理又は流体の使用に悪影響を及ぼす、流体中の物質又は物体を意味する。
【００３２】
「分離」という用語は、多孔質構造を通して流体が流動することにより、汚染物質を流体から除去する方法を意味する。
【００３３】
別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用する、分子量、反応条件等のような成分の量、特性を表す全ての数値は、いかなる場合においても、「約」という語で修飾されるものとして理解されるべきである。従って、そうでない旨の指示がない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲において記載された数値パラメータは、本開示により得ようと求める望ましい特性に応じて変化し得る概算値である。 最低でも、特許請求の範囲への同等物の原則の適用を限定する試みとしてではなく、少なくとも各数値的パラメータは、報告された有効数字の数を考慮して、通常の四捨五入の適用によって解釈されなければならない。
【００３４】
本開示の広範囲で示す数値的範囲及びパラメータは、近似値であるが、具体例に記載の数値は可能な限り正確に報告する。 しかし、いずれの数値もそれらの各試験測定値において見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本来含有する。
【実施例】
【００３５】
【表１】
0005599999.tif 000002
【００３６】
比較例Ｃ１
以下の配合：木質炭素（３５％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（４３％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（２２％）、合計１２００ｇを容器に装填し、ペイント混合パドル（paint mixing paddle）を取り付けたボール盤を用いて混合（約６００ｒｐｍ）した。得られた混合物を、台（上板及び底板並びにマンドレルを有するアルミニウムパイプ）に固定した８つの型に、振動台及び電動バイブレータ（ビブコ（Vibco）（ワイオミング、ロードアイランド州）から入手可能なモデルＵＳ４００）を使用して振動させながら、添加した。次いで、対流式オーブン（ブルーＭ（ホワイトディア（White Deer）、ペンシルバニア州）から入手可能）内で約２時間、型を約１８０℃に加熱した。型を室温に冷却し、得られた炭素ブロックを型から取り出した。冷却した炭素ブロックの重量は、６０．１〜６８．５ｇ（平均重量＝６４．３ｇ）の幅があった。得られた８つの炭素ブロック全てに大きな亀裂が見られた。
【００３７】
（実施例１）
台を槌で軽くたたくことにより、型を充填台の垂直変位に供しながら、充填台に固定した型に充填したことを除き、比較例Ｃ１に記載した手順に従った。型が完全に充填されるまで、約３分間、およそ２秒毎に台の上面を槌で打った。製造した炭素ブロックの重量は、約７３．１〜約７７．０ｇ（平均重量＝７５．０ｇ）の範囲であった。得られた炭素ブロックは全て、明らかな亀裂なく無傷であった。次いで、炭素ブロック上にエンドキャップを接着し、筐体内にエンドキャップを付けたブロックを挿入することにより、炭素ブロックから水濾過器を作製した。濾過器の空気圧降下について試験した。これは、２５℃で２５Ｌ／分の空気が、濾過器の外側から内側に炭素ブロックを通過する時に生じる圧力低下である。２５Ｌ／分での空気圧降下は、約８０．８ｃｍ（３１．８インチ）〜約９３．７ｃｍ（３６．９インチ）の水の間で変動し、これは炭素ブロックの多孔性が非常に安定していることを示す。実施例１の炭素ブロックの製造方法は、各試料の平均重量を用いた場合、比較例Ｃ１の方法を用いて作製した炭素ブロックより約１６％高い密度をもたらした。
【００３８】
比較例Ｃ２
以下の配合：「クラレ（KURARAY）ＹＰＧ２５」（３０％）、「ピカ（PICA）ＧＸ２０３」（１６％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（１４％）、「ティコナ（Ticona）ＧＵＲ  ４１５０−３」（３４％）及び「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（６％）、合計５０００ｇを用いて、炭素ブロック上にエンドキャップを接着し、筐体内にエンドキャップを付けたブロックを挿入することにより、蛇口の端部用水濾過器を製造したことを除き、比較例Ｃ１に記載した手順に従った。試験した炭素ブロックの７５％が、クリプトスポリジウム低下に対するＮＳＦ５３試験に合格した。ＶＯＣ除去に対するＮＳＦ５３の耐用寿命は１３０ガロンであった。
【００３９】
（実施例２）
以下の配合：「クラレ（KURARAY）ＹＰＧ９０」（２５％）、「クラレ（KURARAY）ＹＰＧ２５」（４５％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（１２．５％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（１２．５％）、及び「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（５％）、合計１８００ｇ、及び実施例１に記載したような充填台の垂直変位を用いたことを除いて、比較例Ｃ２に記載した手順に従った。試験した炭素ブロックの１００％が、クリプトスポリジウム低下に対するＮＳＦ５３試験に合格した。ＶＯＣ除去に対するＮＳＦ５３の耐用寿命は２００ガロンを超えていた（２００ガロンにおいて排水中にＶＯＣが検出できない）。
【００４０】
比較例Ｃ３ 
以下のように、エンドキャップを取り付け、カートリッジに設置した、蛇口に取り付ける炭素ブロックを製造した。以下の配合：「クラレ（KURARAY）ＹＰＧ１００ＭＤ」（３０％）、「クラレ（KURARAY）ＹＰＧ２０ＭＤ」（４３％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（１０％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（１０％）、及び「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（７％）、合計約５０００ｇを用い、比較例Ｃ２で記載したようなミキサーに装填し、約１３分間混合した。比較例Ｃ２に記載したものに相当する振動台を用いて、得られた混合物を型に添加した。型を１７７℃（３５０°Ｆ）に加熱し、加圧した。５５２ｋＰａ（８０ｐｓｉｇ）の給気とともに、約８８９６Ｎ（２０００ｌｂｓ力）の出力が可能な、可変間隔空気式空気シリンダを用いて、熱サイクル全体を通して、ブロック当たり１３８Ｎ（３１ポンド力）の一定力で加圧した。ブロックは、固定長に加圧されなかった。加熱及び加圧後、水を用いて約３８℃（１００°Ｆ）に型を冷却し、炭素ブロックを型から取り出した。製造した１パッチ４８個の炭素ブロックについて、得られた成形炭素ブロック長の平均長は１３．７８ｃｍ（５．４２６インチ）、最大長は１３．８９ｃｍ（５．４７０インチ）、最小長は１３．４９ｃｍ（５．３１０インチ）であり、標準偏差の長さは０．１２ｃｍ（０．０４９インチ）であった。必要ならば、炭素ブロックは１３．５１ｃｍ（５．３２インチ）の長さに切断された。
【００４１】
比較例Ｃ４
熱サイクル中、型を加圧しないことを除き、比較例Ｃ３と同一の配合で６４個の炭素ブロックを作製した。得られた炭素ブロックの平均長は１４．５３ｃｍ（５．７２１インチ）であった。炭素ブロックを１３．５１ｃｍ（５．３２インチ）の長さに切断した。
【００４２】
（実施例３）
熱サイクル中、型を１．４ｃｍ（０．５５０インチ）の固定間隔で加圧したことを除き、比較例Ｃ３と同じ配合を用いて６４個の炭素ブロックを作製した。焼成中、徐々に圧縮力を変化させた。タブ付きピストン３０を用いて、固定長圧縮を達成した。製造した１パッチ６４個の炭素ブロックについて、得られた成形炭素ブロック長の平均長は１３．５２ｃｍ（５．３２１インチ）、最大長は１３．５３ｃｍ（５．３２８インチ）、最小長は１３．５０ｃｍ（５．３１６インチ）であり、標準偏差の長さは０．０１ｃｍ（０．００４インチ）であった。切断することなく、成形炭素ブロックを使用した。
【００４３】
（実施例４）
以下の配合：「ＹＰＧ  １００ＭＤ」（３０％）、「ＹＰＧ  ２０ＭＤ」（４３％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（１０％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（１０％）、及び「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（７％）、合計５０００ｇを用いたことを除き、実施例１に記載した手順を用いて、蛇口取り付け用炭素ブロックを６４個を作製した。垂直変位充填により、この混合物を型に添加した。型を１７７℃（３５０°Ｆ）に加熱し、１３．７ｃｍ（５．４インチ）の固定長に加圧した。得られた炭素ブロックの重量は６８．２ｇ〜７０．１ｇで変動し、平均重量は６９．３ｇ、相対標準偏差は１．２％であった。上記のように測定した炭素ブロックの通気抵抗（圧力低下）は、約１４０ｃｍ（５５インチ）〜約１６０ｃｍ（６３インチ）の水の間で変動し、平均値は１５３ｃｍ（６０．３インチ）、相対標準偏差は５．５％であった。 試験した炭素ブロックの１００％が、クリプトスポリジウム低下に対するＮＳＦ５３試験に合格した。試験全体にわたって排水中に検出可能な粒子は測定されなかった。炭素ブロックは、優れたＶＯＣ性能を示した。（５０ガロンの試験後＜２ｐｐｂが漏出（breakthrough））。
【００４４】
比較例Ｃ５
以下の配合：「ピカ（PICA）ＧＸ２０３」（１４％）、「クラレ（KURARAY）ＹＰＨ  ２０  ＭＤ」（３１％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（１５％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（３３％）及び「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（７％）、合計５０００ｇを用いたことを除き、比較例Ｃ４に記載した手順に従って蛇口取り付用の炭素ブロックを作製した。炭素ブロックの上記通気抵抗は、約１１．２ｋＰａ（４５インチＨ２Ｏ）〜約１３．４ｋＰａ（５４インチＨ２Ｏ）（平均＝１２．２ｋＰａ（４８．８インチＨ２Ｏ））の間で変動し、相対標準偏差は８．０％であった。このバッチの代表的なブロックは、ＮＳＦクリプトスポリジウム除去試験に合格しなかった。別の代表的な炭素ブロックは、ＶＯＣ除去試験に合格した。約５０ガロン後の排水は、不良なプロセス容量を示す不十分なものであった（約１５ｐｐｂの最大許容値に対して約９．４ｐｐｂの漏出）。
【００４５】
活性炭
表２は、幾つかの活性炭を嵩密度及びＢＥＴ表面積のデータとともに記載する。
【００４６】
【表２】
0005599999.tif 000003
【００４７】
以下の表は、表３に列挙したような活性炭を用いた家庭用水濾過ブロックのＶＯＣ容量を要約したものである。
【００４８】
【表３】
0005599999.tif 000004
【００４９】
（１）ＶＯＣ（揮発性有機化合物）容量は、ＮＳＦ５３（飲料水処理装置−健康への影響）に従って測定した。
【００５０】
ＣＨＣｌ３を代理として用いたＮＳＦ５３ＶＯＣ試験当たりのＶＯＣ耐用期間は、試験水中、約３００ｐｐｂのクロロホルムを用いて水濾過器を調べることを含む。水濾過器の耐用寿命は、公的に入手可能なＡＮＳＩ／ＮＳＦ標準規格５３中の米国衛生基金（ＮＳＦ）文書に説明されているように、１５ｐｐｂ未満の排水濃度に処理された大量の水を用いて測定した。表３は、本開示の炭素で作製した炭素ブロック水濾過器のＶＯＣ容量（単位容積当たり）が、標準的な市販の活性炭で作製した水濾過器の約３倍〜６倍大きいことを示す。
【００５１】
（実施例６）
以下の配合：「クラレ（KURARAY）ＰＧＷ−１００」（３０％）、「ＰＧＷ−２０」（４３％）、「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（７％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（１０％）及び「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（１０％）、合計５０００ｇを用いたことを除き、比較例Ｃ３に記載した手順に従って、実施例６の複合炭素ブロックを調製した。１２８個のブロックを製造し、ＮＳＦ５３試験法に従って、８個の代表的なブロックのＶＯＣ耐用寿命を試験した。８個全てのブロックが、５０ガロン試験容量に対するＮＳＦ５３ＶＯＣ試験に合格した。５０ガロンにおけるクロロホルムの排水濃度は、約２．１〜約２．８ｐｐｂの間で変動した。７０ガロンまで試験を続け、最初の配合の８個のブロック全てが、約２．２〜約２．６ｐｐｂの範囲の排水値でのＶＯＣ試験に合格した。さらにブロックを試験し、最長耐用寿命を決定した。これらの試験では、約１５ｐｐｂの排水に対する耐用寿命は、約１２０ガロン〜約１６０ガロンの間で変動した。
【００５２】
比較例Ｃ１０
以下の配合：「ピカ（PICA）ＧＸ２０３」（７％）、「ピカ（PICA）ＮＣ５０６」（５５％）、「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（７％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（２０％）、及び「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（１１％）、合計１０，０００ｇ（２つの容器内に）を用いたことを除き、比較例Ｃ３に記載した手順に従って、比較例Ｃ１０の複合炭素ブロックを調製した。１２８個のブロックを製造し、８個の代表的なブロックについて、ＮＳＦ５３試験法に従ってＶＯＣ耐用寿命を試験した。８個全てのブロックが、５０ガロン試験容量に対するＮＳＦ５３試験に合格しなかった。５０ガロンにおける排水クロロホルム濃度は、約１５ｐｐｂの最大許容水準に比べて、約１６〜約２９ｐｐｂの間で変動した。
【００５３】
表４に列挙した活性炭について、炭素ブロックのＶＯＣ容量を試験した。
【００５４】
【表４】
0005599999.tif 000005
【００５５】
実施例７及び８並びに比較例Ｃ１１及び１２のために製造した全ての複合炭素ブロックに対して以下の一般配合：表５に定めた活性炭（８０％）及びＵＨＭＷ  ＰＥ（「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（２０％）を用いたことを除き、比較例Ｃ１に記載した手順に従った。
【００５６】
得られた複合炭素ブロックは、焼成後加圧を用いて以下の寸法を示した：ＯＤ＝３．８ｃｍ（１．５インチ）、ＩＤ＝１．３ｃｍ（０．５インチ）及び長さ＝６．１ｃｍ（２．４インチ）。
【００５７】
複合炭素ブロックの容量を比較するために、破過曲線を積分し、２５０ガロンを超える、除去されたＣＨＣｌ３の合計を評価した。表５は、これらの複合炭素ブロックに対する試験データを要約したものである。
【００５８】
【表５】
0005599999.tif 000006
【００５９】
約０．５８ｇ／ｃｃ以上の密度を有する２種の炭素、「クラレ（KURARAY）ＣＧ  ８０Ｘ３２５」及び「パッコ（PACCO）ＨＭＭ」が最良の性能を示した。
【００６０】
（実施例９Ａ〜９Ｎ及び実施例９Ｐ〜９Ｒ）
実施例９Ａ〜９Ｎ及び実施例９Ｐ〜９Ｒは、以下の配合：「クラレ（KURARAY）ＰＧＷ−２０ＭＤ」（４５．０％）、「エンゲルハード（ENGELHARD）ＡＴＳ」（７．０％）、「クラレ（KURARAY）ＰＧＷ−１００ＭＤ」（１０．０％）、「クラレ（KURARAY）ＰＧＷ−１００ＭＰ」（１０．０％）、「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ２１２６」（１０．０％）及び「ティコナ（TICONA）ＧＵＲ  ４１５０−３」（１８．０％）を用いて作製した６４個の炭素ブロックセットを含む。充填所は、空気式シングルインパクタ（クリーブランド・バイブレータ社（Cleveland Vibrator Co.）、クリーブランド、オハイオ州）により製造されたモデル１４００−ＳＩ）を備える振動台から成る。インパクタは、３秒毎に一変位の周波数（１分当たり２０インパクト）でシングルインパルスを放出する。インパクタは、約５５ｋＰａ（８０ｐｓｉｇ）の圧力に設定し、４７５Ｊ／ｃｍ（３５０ｆｔ−ｌｂｓ／ｃｍ）のインパクト当たりのエネルギーを放出する。
【００６１】
【表６】
0005599999.tif 000007
【００６２】
比較例Ｃ１３
最初に配合したものを型の上端まで充填し、続いて振動台を低設定（３）で振動させることを除き、比較例Ｃ１に記載した手順に従って、比較例Ｃ１３を調製した。円筒形ブロックを３つの片に等しく切断し、各片の重量を測定し、底部（台に最も近接する部分）の上部（台から最も離れた部分）に対する比を算出することにより、分布の均一性を試験した。結果を表７に列挙した。
【００６３】
（実施例１０）
実施例１に記載した手順に従って実施例１０を調製し、比較例Ｃ１３のように部分を調製した。結果を表７に列挙した。
【００６４】
【表７】
0005599999.tif 000008
【００６５】
底部／上部比が１．００に近づくにつれて、炭素ブロックの長さに沿った均一性が向上する。
【００６６】
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１以上の実施形態」若しくは「ある実施形態」への参照、又は実施形態に関連して記載される具体的な機能、構造、材料若しくは特徴は、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれる。従って、本明細書全体を通して種々の箇所での「１以上の実施形態では」「特定の実施形態では」、「一実施形態では」又は「ある実施形態では」のような句の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指すものではない。さらに、具体的な機能、構造、材料又は特徴は、１以上の実施形態において、任意の好適な方式で組み合わせてよい。
【００６７】
本明細書で、発明は具体的な実施形態に関して記載されているが、これらの実施形態は単に本発明の原理及び用途を例示するものであると理解されよう。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の方法及び装置に対して種々の修正及び変更を行えることは、当業者には明らかであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内である修正及び変更を含むことを意図する。